In der modernen chemischen und biotechnologischen Industrie ist die Fähigkeit, Prozessströme in Echtzeit präzise zu überwachen, entscheidend für die Optimierung der Effizienz, die Sicherstellung der Qualität und die Gewährleistung der Sicherheit. Herkömmliche Methoden wie die Chromatographie sind zwar präzise, erfordern aber oft eine zeitaufwändige Probenentnahme und Offline-Analyse, was zu Verzögerungen in der Prozesssteuerung führt. Eine effektivere Lösung besteht darin, die Analyse direkt in die Prozesslinie zu integrieren.
Unser neuester Anwendungsbericht (Application Note) demonstriert eine leistungsstarke Methode, um dies zu erreichen: die Verwendung einer faseroptischen Sonde mit abgeschwächter Totalreflexion (ATR) für die In-line-Spektroskopie im mittleren Infrarotbereich (Mid-IR).
Die Aussagekraft des molekularen Fingerabdrucks
Der Spektralbereich des mittleren Infrarots wird oft als „molekularer Fingerabdruck“-Bereich bezeichnet, da er einzigartige Absorptionsmerkmale enthält, die den Grundschwingungen von Molekülen entsprechen. Dies ermöglicht eine hochspezifische Identifizierung und Quantifizierung. Selbst Moleküle mit ähnlichen Strukturen wie Ethanol und Methanol weisen in diesem Bereich deutliche spektrale Signaturen auf, was es ermöglicht, sie innerhalb einer Mischung genau zu unterscheiden und zu messen.
Die Herausforderung der Flüssigkeitsanalyse meistern
Die direkte Analyse von Flüssigkeiten, insbesondere von wässrigen Lösungen, mit herkömmlicher Infrarotspektroskopie kann aufgrund der starken Absorption von Wasser eine Herausforderung sein. Hier bietet unsere faseroptische ATR-Sondentechnologie einen entscheidenden Vorteil. Die ATR-Technik ermöglicht Messungen direkt in der flüssigen Probe, unabhängig von deren Trübung oder hoher Absorption. Indem die Analyse direkt in das Prozessfluid integriert wird, ermöglicht sie eine kontinuierliche Echtzeit-Überwachung ohne Probenentnahme oder aufwändige Probenvorbereitung.
Eine Fallstudie: Quantifizierung von Ethanol und Methanol
In unserer Studie konzentrierten wir uns auf die simultane Quantifizierung von Ethanol und Methanol in einer wässrigen Zweikomponentenlösung. Durch den Anschluss einer Diamant-ATR-Fasersonde an ein FTIR-Spektrometer entwickelten wir ein robustes Kalibrierungsmodell. Die Ergebnisse zeigten eine außergewöhnlich hohe Genauigkeit mit einem mittleren quadratischen Vorhersagefehler (RMSEP) von unter 0,15 % für beide Alkohole.
Dieses hohe Maß an Präzision unterstreicht die Eignung der Technologie für anspruchsvolle industrielle Anwendungen, einschließlich der Steuerung von Destillationsprozessen. Der Einsatz von Faseroptik bietet zusätzliche Flexibilität, da das Spektrometer in einem sicheren Kontrollraum platziert werden kann, während die robuste Sonde direkt in die Produktionspipeline integriert ist.
Diese Kombination aus Mid-IR-Spektroskopie und faseroptischen ATR-Sonden bietet eine robuste, genaue und effiziente Lösung für die Prozessüberwachung in Echtzeit. Sie ermöglicht es der Industrie, über die verzögerte, probenbasierte Analyse hinauszugehen und eine kontinuierliche In-line-Prozesssteuerung zu etablieren.
Für einen detaillierten Einblick in die Methodik und die Ergebnisse können Sie unseren vollständigen Anwendungsbericht herunterladen.
